对于各类科幻电影中的星际飞船,人类什么时候能造出来?
遥远得很,首先在物理理论上要突破爱因斯坦的相对论,推翻光速不可超越的限制,在空间物理学上要有重大的发展,尤其是在核能源的技术方面要有级高的掌控能力,因为人类社会的活动范围与能源的消耗水平呈几何梯级的增长。这些条件都具备了,人类才能真正的做到远游星辰大海。
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从科学原理上来说,制造一艘用于星际航行的飞船并不存在什么障碍。它从本质上来说,与人类制造的探月飞船没有多大的区别。但是,真正实施起来却是困难重重的。探月飞船与星际飞船比起来就像小渔船和航空母舰的区别。
图:阿波罗计划的登月舱
星际飞船首先要解决的是动力问题。
目前的动力系统主要是化学火箭。它利用燃料燃烧后的高温、高压将物质喷射出去产生的推动力工作的。由于化学反应的能量转换效率太低,所以,化学火箭需要携带大量的燃料。这样,使得星际飞船能够携带的有效载荷大大降低,也使得星际飞船的制造无法实现。
图:德尔塔-4运载火箭,几百吨的大家伙,有效载荷只有几十吨,当然,在宇宙中要好很多
化学火箭最多可以支撑人类在太阳系内的宇航。要想进行星际旅行必须要有更有效率的动力装置。这个装置就是真在研发中的核聚变反应堆技术。核聚变反应堆可以将燃料质量的0.7%转换成能量,然后利用离子推进器推动星际飞船前进。
图:安装在深空一号上的NASA的2.3 kW NSTAR离子推力器正在喷气推进实验室里试验
这是最近几十年能够实现的发动机技术。更加高大上的是“反物质”火箭,它能够100%的将燃料质量转换成能量。从原理上讲非常简单,但反物质的大规模制造是最近200年不能解决的问题。现在的技术制造的“反氢”数量只能用“个”来计量,利用“磁力陷阱”保存它的时间也只能达到区区十多分钟。
人类的生存问题
宇宙实在是太过宽广,距离太阳系最近的比邻星都远在4.2光年以外。即使能够进行0.3倍光速的飞行,加上加速和减速时间(人类能够承受的过载有限)都需要数百年才能到达。显然,人类没有这么长的寿命去完成这个旅行的。也不可能携带如此之多的食物和氧气去维持人类生存的。
这就需要一个可以循环利用物质的系统~小型生态圈技术。人类可以一代接一代的在其中生存,直到到达目的地。
人工生态圈可以在人工照明的条件下,为宇航员提供食物和氧气。这个技术已经有了,但还没有在太空中进行实验。
图:星际飞船
图:飞船内部
太空环境对人类非常的不友好,即使在飞船内部,依然会受到宇宙射线的辐射。它对人类的身体健康影响非常大,它会破坏DNA,使人类癌症的发病率显著提高,这个问题非常难以解决。
综上所述,制造星际飞船和进行星际旅行还需要人类的科学发展数百年时间,不论怎样,人类终将会走向太空。
其他网友观点
谢谢邀请。《火星救援》中的飞船大约得100年左右,因为驱动原理没变,目前各种生物维持系统等预研已经开始并已经有了成果,只要解决材料、系统可靠性、燃料使用效率问题就可以了。而《星际迷航》中的估计还得几百年,因为制造体系、驱动原理都是目前没有的